全光纤分离调制连续变量量子密钥分发

本文给出了基于全光纤的分离调制连续变量量子密钥分发系统.首先介绍了四态分离调制方案及基于该方案的实验原理图;然后对关键器件时域脉冲平衡零拍探测器进行了介绍,并给出了性能测试结果;最后阐述了光脉冲信号的数据结构、编码规则和裸码的获取.     

量子密钥分发网络端端密钥协商最优路径选择算法

针对量子密钥分发(QKD)网络端端密钥协商路径选择问题,设计了一种基于改进Dijkstra算法的端端密钥协商最优路径选择算法。首先,基于有效路径策略,剔除网络中的失效链路;然后,基于最短路径策略,通过改进Dijkstra算法,得到密钥消耗最少的多条最短路径;最后,基于最优路径策略,从多条最短路径中选择一条网络服务效率最高的最优路径。分析结果表明,该算法很好地解决了最优路径不唯一、最优路径非最短、最优路径非最优等问题,可以降低QKD网络端端密钥协商时密钥消耗量,提高网络服务效率。     

基于量子委托计算模式的半量子密钥协商

为降低量子设备的成本,更好地执行量子计算,提出基于量子委托计算模式的多方半量子密钥协商协议。引入量子委托计算模式,将酉操作、Bell测量等复杂量子操作委托到量子中心进行,而参与者仅需具备访问量子信道与制备单光子的简单能力。为防止密钥信息被量子中心以及外部窃听者窃取,采用在目标量子态中插入混淆单光子的混淆策略来保证目标量子态的隐私性。分析结果表明,与其他量子密钥协商协议相比,参与者所需的量子能力显著降低,从而提升了协议的实际可行性。     

基于量子随机数发生器的量子密钥分发系统

量子随机数发生器能够产生不可预测的真随机数,可以解决随机数安全问题。在F-M系统的基础上,结合基于光子到达时间的量子随机数发生器实现方案,设计一种基于量子随机数发生器的量子密钥分发系统。该系统相比于F-M系统具有更高的随机数安全性,能够进一步提高智能电网中测控信息的安全性。     

密钥协商协议进展

密钥协商协议允许两个或多个用户在公开网络中建立一个共享密钥,是最基本的密码原型和公钥密码学的基础.本文综述密钥协商协议的研究进展,包括密钥协商的安全模型、传统离散对数环境下的密钥协商协议、最近发展起来的基于双线性对的密钥协商协议以及基于口令的密钥协商协议,指出了密钥协商协议中的公开问题和未来可能的发展方向.     

双场量子密钥分发协议的相位离散化分析

双场量子密钥分发协议（TF-QKD）的提出,突破性地将密钥速率改善为与信道透过率的平方根相关,可以在没有量子中继器的情况下克服密钥速率容量界。在传统的TF-QKD协议中,需要相干光源所添加的随机相位是连续的。然而在现实条件中,这样的假设经常无法满足,由此会降低协议的实际安全性。针对此问题提出了一种在测试模式和编码模式下具有随机相位离散化特征的TF-QKD协议,并使用了离散随机相位情况下的诱骗态方法进行分析。仿真结果表明,只需要少量的离散相位,随机相位离散化TF-QKD协议的密钥速率也可以超过密钥速率容量界,从而为TF-QKD协议的实际应用提供参考。     

量子密钥分发网络组密钥服务节点选址算法

针对量子密钥分发QKD(Quantum Key Distribution)网络组密钥协商中的组密钥服务节点选址问题,根据组密钥服务节点数量确定和不确定两种不同情况,构建了常规的p-median选址模型和改进的p-median选址模型,并就每种选址模型分别设计了枚举法和贪婪算法两种选址算法。通过仿真模拟实验比较了两种算法的性能,并结合两种算法的不同性能特点阐述了各自的应用场景。结果表明,该算法步骤清晰,操作简单,易于掌握,具有一定的实际意义和参考价值。     

可实现身份认证的多方量子密钥分发协议

量子密钥分发是一种重要的量子通信方式.为了提高量子密钥分发的可行性和安全性,文章提出一种可以实现多方量子身份认证的量子密钥分发协议.首先利用改进的GV95线路实现分发者和第一个参与者的双向身份认证;然后参与者通过酉操作进行多方量子身份认证,在此过程中分发者通过随机抽查的方式来检测参与者中是否有伪造身份的用户,同时可信设...     

量子密钥分发误码协调算法分析

误码消除是量子密钥分发过程的关键技术之一。分析了奇偶-汉明单向函数纠错算法的原理,给出了对原始量子密钥进行误码协调的步骤及表达式,对这种算法的纠错能力进行了理论和实验分析。结果显示,当原始密钥误码率为11%时,利用该纠错技术能够完全消除误码,且最终密钥生成效率与密钥的原始误码率直接相关。     

北京量子院世界首创量子密钥分发新架构实现615公里光纤量子密钥分发北大核心CSCD

利用光频梳技术,北京量子信息科学研究院(简称北京量子院)首席科学家袁之良团队在世界上首次实现开放式架构双场量子密钥分发系统,完成615公里光纤量子密钥分发实验,相当于可在北京与青岛之间搭起一座密钥分发“安全桥”。新型开放式架构设计更加简洁,能极大节约系统建设成本,助力未来实现在城市间拨打“量子语音电话”。相关研究成果近日发表于《自然-通讯》。     

免疫集体噪声的量子密钥协商协议

针对目前免疫集体噪声的量子密钥协商协议的量子比特效率偏低问题,基于逻辑Bell态提出了两个新的量子密钥协商协议,它们分别免疫集体退相位噪声和集体旋转噪声。两个协议利用幺正变换和延迟测量技术,确保了协议双方能公平地建立一个共享密钥。安全性分析证明了这两个协议能抵抗参与者攻击和相关外部攻击。与已有免疫集体噪声的量子密钥协商协议比较,发现新协议有较高的量子比特效率。     

一种量子密钥分发中的身份认证协议*

假设两通信用户共享一初始比特串K,提出一种新的思想,即共享的K不直接用来认证,而是先经过一个简单算法将其转换为一个较长的K′,在对K′作适当处理后再用来认证。在此基础上几乎所有的量子密钥分发协议都可以同时进行身份认证。作为例证,还提出一个新的基于非正交纠缠态的量子身份认证(QKA)协议,该协议能同时进行量子密钥分发(QKD),分析表明此协议比传统的QKD协议更简单、安全。     

具有双向身份认证功能的量子密钥分发协议

提出了一种具有身份认证功能的量子密钥分发协议。该协议利用Bell态纠缠交换特性、Bell基测量和按位异或运算,可以高效完成通信双方的身份认证;身份认证完成后,通信双方对手中粒子进行Pauli操作,能得到与对方拥有一样的Bell态粒子;通信双方按照约定的编码规则,得到相同二进制字符串作为密钥。分析表明,提出的密钥分发协议过程简单、操作容易实现,协议的安全性也能得到保证。     

量子密钥分发光源时序校准系统设计

针对量子密钥分发终端设备中八路量子态光信号在设备出口处存在固有时间偏差的问题,设计了一套以TDC-GPX为核心的量子密钥分发光源时序校准系统。系统对量子态光信号进行光电转换、信号调理,使用高精度时间间隔测量芯片TDC-GPX分时对调理后的脉冲电信号进行采集,并通过FPGA进行数据处理,调整八路光信号的发光时间,使其满足在时间上的不可分辨性。测试结果表明,系统测量精度小于80 ps,用于实际量子密钥分发待校准设备中的校准性能良好,满足校准要求。     

星地量子密钥分发中的数据协调方法

量子密钥分发是基于量子物理基本定律来确保通信双方的安全性。低交互次数的数据协调是星地量子密钥分发数据后处理阶段的关键,依据星地量子密钥分发中数据协调的特性和要求,提出一种基于Turbo码的星地量子密钥分发数据协调模型。该模型重新修改和设计Turbo码的编解码模型及其译码算法,可解决星地量子密钥分发的数据协调过程需多次信息交互的问题。仿真结果表明,经过一定的迭代次数后,Turbo码可完成不同误码率下密钥的数据协调。     

基于Bell态与其纠缠性质的量子密钥分发

为了提高量子密钥分发的可行性、安全性和效率,在通信双方间通过构建经典信道和量子信道,提出了一种基于Bell态与其纠缠性质的量子密钥分发协议.该协议可行、安全、简单有效,通过严格的数学推导证明了窃听者不可能获取密钥而不被发现.此外,得出了该协议效率与安全的数学模型,并通过MATLAB仿真分析了协议效率与安全的关系.     

基于圆上双向量子游走的多方身份认证量子密钥协商

本文提出一种新颖的基于圆上双向量子游走的多方认证量子密钥协商协议,使得N个用户经过相互身份认证后在一个半忠诚第三方的协助下能平等地协商出最终的共享密钥.在该协议中,用户利用双向演化算子对初始量子游走态进行加密并通过诱骗粒子对其他用户进行身份认证,然后其他用户利用全局移动算子对收到的量子态编码自己的私钥.理论上的输出正确性分析和IBM Qiskit量子云平台上进行的量子线路仿真都证实了该协议的输出正确性.该协议仅采用两粒子乘积态而非量子纠缠态作为初始量子资源,且仅需要酉操作和单粒子测量.该协议被证实具备信息论安全性,能抵抗Eve发起的外在攻击,且能抵抗N-1个不忠诚用户发起的共谋攻击.     

融合量子密钥分发技术的云会议关键技术研究

量子计算和并行算法的逐步成熟给传统加密通信带来了巨大的安全威胁,针对政府机构、重点企事业和金融行业等客户在使用云视频会议时的高安全需求,该文研究跨域加密会议场景下密钥分发实现方法,提出基于量子网络的分布式密码系统与云视频会议系统融合的方案,实现多类型视频会议终端与支持量子密钥的安全介质的对接及音视频数据加密,保证视频会议终端的安全登录、数据安全传输、存储和使用,杜绝音视频数据生命周期过程中被监听和篡改的安全风险。     

基于时间仓复用的高维量子密钥分发及应用

与二维量子密钥分发相比,高维量子密钥分发（High-Dimensional Quantum Key Distribution,HD-QKD）能够提供更高的密钥率并且可以容忍更多的噪声。然而,在量子通信中,对高维量子系统的操作限制了其实用性。文章基于时间仓复用提出了一种HD-QKD协议。首先,使用高维编码的单光子在通信双方的多对二维量子存储器（Quantum Memory,QM）之间创建可预报的并行纠缠;然后,通过对多对QM进行贝尔态测量,两个通信方可以检测窃听并获取密钥,无需额外的测量来检验安全性,这使得HD-QKD协议在成本和效率上都具有优势。此外,文章获得了实现最优密钥容量的条件,并讨论了HD-QKD协议的两个重要的密码学应用,即确定性安全的量子通信和量子保密查询。与现有方法相比,两者在效率上都有显著提高。综上所述,时间仓复用方法在解决密码学问题中具有强大能力。